專利名稱：可實現過壓和過流保護的接口電路及電子設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及接口防護技術，特別涉及可實現過壓和過流保護的接口電路及電子設備。
背景技術：
RS232接口常用于例如網絡通信設備、用戶終端設備等各種電子設備中。為了提高RS232接口的可靠性，現有技術通常會在RS232接口電路中設置例如TVS (TransientVoltage Suppressor,瞬態電壓抑制器)、或MLV (Multilayer Varistor,壓敏電阻)等過壓保護器件，用以實現對RS232接口電路的接口電路。圖I為現有技術中可實現過壓保護的一種接口電路的結構圖。如圖I所示，以過 壓保護器件選用TVS為例，現有技術中RS232接口的一種接口電路包括RS232接口芯片和相應的連接器。為了實現基本的接口功能，連接器的地端GND通過地線接地；RS232接口芯片的信號端Tout通過信號線Tx與連接器的信號端Tx相連、RS232接口芯片的信號端Rin通過信號線Rx與連接器的信號端Rx相連。可選地，信號線Tx和Rx中還分別串聯有電阻R作為串阻，以及，信號線Tx和Rx中還分別串聯有磁珠B、并分別通過電容C接地，以利用磁珠B和電容C構成信號線Tx和Rx的濾波電路。此外，為了實現過壓保護，信號線Tx和Rx還分別通過TVS接地。基于在RS232接口的接口電路中所設置的TVS，即可實現對RS232接口的過壓保護，從而滿足對RS232接口的ESD (Electro-Static Discharge，靜電)保護以及一定量級的浪涌(Surge)保護的要求。但是，現有RS232接口的接口電路中實現了過壓保護，而沒有實現過流保護，因此，對于RS232接口常發生的漏電現象無法有效防護。具體說，漏電通常都出現在RS232接口的地線所連接的地平面，那么，對于通過線纜對接的兩個RS232接口來說，當其中一個RS232接口的地平面出現漏電時，該RS232接口的地電位就會與對端RS232接口不等、并高于對端RS232接口 ；這種情況下，若將地電位不等的兩個RS232接口對接，則地電位相對高的RS232接口的地線就會通過線纜向地電位相對低的對端RS232接口的地線泄放漏電電流，并導致對端RS232接口的地線的電流增大。尤其是當漏電電流較大時，不但有可能導致地電位相對低的對端RS232接口的地線燒毀，而且，由于RS232接口的兩條信號線Tx和Rx均是以地線的電位為參考，因此，還有可能將漏電電流引入至信號線Tx和Rx ;進一步地，若信號線Tx和Rx引入了漏電電流，則有可能導致連接信號線Tx和Rx的其他器件損壞甚至燒毀。例如，網絡通信設備(如交換機)采用RS232接口作為其配置端口，相應地，用戶終端設備(如筆記本電腦)的RS232接口通過線纜連接在網絡通信設備的配置端口。若用戶終端設備采用浮地設計、或者接地不規范、或絕緣等級較低，則會在用戶終端設備的地平面出現漏電、并導致用戶終端設備的地電位高于網絡通信設備。因此，在將用戶終端設備的RS232接口與網絡通信設備的RS232接口對接時，用戶終端設備的RS232接口的地線就會通過線纜向網絡通信設備的RS232接口的地線泄放漏電電流，從而導致原本正常接地的網絡通信設備的RS232接口損壞、甚至燒毀。當然，除了 RS232之外，例如RS485、RS422等具有地屬性且需要兩端地屬性電位連接的其他接口也存在類似的問題。

實用新型內容有鑒于此，本實用新型提供一種可實現過壓和過流保護的接口電路及電子設備。本實用新型提供的一種可實現過壓和過流保護的接口電路，包括接口芯片和連接器；其中，所述接口芯片與所述連接器的信號端之間通過信號線相連，所述連接器的地端通過地線接地；并且，所述信號線通過過壓保護器件接地；所述信號線和所述地線中均串聯有過流保護器件。 所述接口芯片為具有接地屬性且需要兩端地電位連接的接口芯片。所述具有接地屬性且需要兩端地電位連接的接口芯片為RS232芯片、或RS485芯片、或RS422芯片。所述過流保護器件為可在電流達到預設電流閾值后變為高阻抗狀態的器件。所述可在電流達到預設電流閾值后變為高阻抗狀態的器件為瞬態閉鎖單元TBU。所述過壓保護器件為可在兩端電壓達到預設電壓閾值后實現兩端電壓鉗位的器件。所述可在兩端電壓達到預設電壓閾值后實現兩端電壓鉗位的器件為瞬態電壓抑制二極管TVS。 所述信號線進一步通過電容接地。本實用新型提供的一種電子設備，包括如上所述的接口電路。如上可見，在本實用新型中，接口電路能夠利用連接在信號線與地之間的過壓保護器件實現過壓保護，還能夠利用串聯在信號線和地線中的過流保護器件實現過流保護。而且，對于例如RS232等具有接地屬性且需要兩端地電位連接的接口來說，由于在信號線和地線中均串聯有過流保護器件，因而能夠對漏電現象進行有效防護。此外，過流保護器件可以選用例如TBU等可在電流達到預設電流閾值后變為高阻抗狀態的器件，過壓保護器件可以選用例如TVS等可在兩端電壓達到預設電壓閾值后實現兩端電壓鉗位的器件。當過流保護器件選用TBU、過壓保護器件選用TVS時，由于TBU具有較強的限流能力和較快的響應速度，因而能夠在一定程度上限制信號線上產生的電壓峰值，從而就能夠允許選用體積較小的低峰值功率的TVS，進而能夠滿足整個電路小型化和表貼化的需求，以助于減小接口電路在PCB板占用的面積。

圖I為現有技術中可實現過壓保護的一種接口電路的結構圖；圖2為本實用新型實施例中可實現過壓和過流保護的一種接口電路的結構圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本實用新型進一步詳細說明。在本實施例中，接口電路仍利用連接在信號線與地之間的過壓保護器件實現過壓保護。而且，本實施例為了實現接口電路的過流保護，還進行了如下改進I、考慮到地線是首先傳遞漏電電流的介質，因此，保護地線不會由于漏電電流而被燒毀是過流保護的基礎，為此，本實施例將過流保護器件串聯在連接器的接地端與地之間的地線中；2、在保護地線不會被燒毀的基礎上，防止因地線的高電位通過寄生路徑或間隙放 電而將漏電電流引入信號線是過流保護的關鍵，為此，本實施例還將過流保護器件串聯在接口芯片與連接器的信號端之間的信號線中。這樣，對于例如RS232等具有地屬性且需要兩端地屬性電位連接的接口來說，由于在信號線和地線中均串聯有過流保護器件，因而能夠對漏電現象進行有效防護。具體說首先，對于需要通過線纜對接的兩個接口來說，當其中一個接口的地平面出現漏電時，該接口的地電位就會與對端接口不等、并高于對端接口 ；然后，在將兩端接口對接時，地電位相對高的接口的地線就會通過線纜向地電位相對低的對端接口的地線泄放漏電電流,并導致地電位相對低的對端接口的地線的電流增大；最后，在泄放漏電電流的過程中，由于地線中串聯有過流保護器件，因而首先能夠避免地線被燒毀；而且，地線中串聯的過流保護器件也能夠有效防止在地線產生過高的電位，以避免地線的高電位通過寄生路徑或間隙放電而將漏電電流引入信號線；即便仍有漏電電流被引入信號線，則由于信號線中也串聯有過路保護器件，因此，能夠有效防止連接信號線的其他器件損壞及燒毀。下面，以RS232接口為例，并選用TBU(Transient Blocking Unit，瞬態閉鎖單元)作為過流保護器件、選用TVS作為過壓保護器件，對本實施例中的接口電路進行詳細說明。圖2為本實用新型實施例中可實現過壓和過流保護的一種接口電路的結構圖。如圖2所示，本實施例中的接口電路包括RS232接口芯片和相應的連接器。為了實現基本的接口功能，連接器的地端GND通過地線接地；RS232接口芯片的信號端Tout通過信號線Tx與連接器的信號端Tx相連、RS232接口芯片的信號端Rin通過信號線Rx與連接器的信號端Rx相連；并且，兩條信號線Tx和Rx共享一條地線、并以地線的電位為參考。為了實現過壓保護，信號線Tx和Rx分別通過一 TVS接地。為了實現過流保護，信號線Tx和Rx中分別串聯一 TBU，并且，連接器的接地端GND與地之間的地線中也串聯有一 TBU。如上可見，本實施例中的接口電路能夠利用連接在信號線Tx和Rx與地之間的TVS實現過壓保護，還能夠利用串聯在信號線Tx和Rx以及地線中的TBU實現過流保護。從而，對于RS232接口來說，由于在信號線Tx和Rx以及地線中均串聯有TBU，因而能夠對漏電現象進行有效防護。另外由于TBU的內阻可用作信號線Tx和Rx的串阻，因此，信號線Tx和Rx中就無需再串聯電阻R ；并且，當信號線Tx和Rx分別通過電容C接地時，信號線Tx和Rx中串聯的TBU的內阻即可與電容C構成信號線Tx和Rx的濾波電路，因此，信號線Tx和Rx中就無需再串聯磁珠B。這樣，能夠減少接口電路中的器件數量、并減小接口電路在PCB中占用的面積。另需要說明的是，本實施例以過流保護器件選用TBU、過壓保護器件選用TVS為 例，是因為TBU和TVS的組合能夠滿足整個電路小型化和表貼化的需求，以助于減小接口電路在PCB板的占用面積。具體說，由于TBU具有較強的限流能力和較快的響應速度，因而能夠在一定程度上限制信號線Tx和Rx上產生的電壓峰值，從而就能夠允許選用體積較小的低峰值功率的TVS，進而就能夠滿足整個電路小型化和表貼化的需求。 在實際選型時，可以根據器件小型化和表貼化的具體需求，任意搭配TBU和TVS的型號，本文不再一一列舉。另外，選取的TBU的觸發電流不宜過高、保護電壓不宜過低，這樣避免TVS的過壓防護能力受限。當然，若不考慮器件小型化和表貼化的需求，過流保護器件可以選用任意一種可在電流達到預設電流閾值后變為高阻抗狀態的器件替換TBU，例如金膜電阻、或PTC(Positive Temperature Coefficient,正溫度系數熱敏電阻)等；過壓保護器件可以選用任意一種可在兩端電壓達到預設電壓閾值后實現兩端電壓鉗位的器件替換TVS，例如MLV。以上僅僅是以RS232接口為例進行的說明，對于例如RS485、RS422等具有地屬性且需要兩端地屬性電位連接的其他接口來說，相應的接口電路也可以采用同樣的結構，只需要調整信號線定義即可。除了上述接口電路之外，本實施例還提供了一種電子設備，該電子設備包含上述的接口電路。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型保護的范圍之內。
權利要求1.一種可實現過壓和過流保護的接口電路，包括接口芯片和連接器；其中，所述接口芯片與所述連接器的信號端之間通過信號線相連，所述連接器的地端通過地線接地；并且，所述信號線通過過壓保護器件接地； 其特征在于，所述信號線和所述地線中均串聯有過流保護器件。
2.根據權利要求I所述的接口電路，其特征在于，所述接口芯片為具有接地屬性且需要兩端地電位連接的接口芯片。
3.根據權利要求2所述的接口電路，其特征在于，所述具有接地屬性且需要兩端地電位連接的接口芯片為RS232芯片、或RS485芯片、或RS422芯片。
4.根據權利要求I所述的接口電路，其特征在于，所述過流保護器件為可在電流達到預設電流閾值后變為高阻抗狀態的器件。
5.根據權利要求4所述的接口電路，其特征在于，所述可在電流達到預設電流閾值后變為高阻抗狀態的器件為瞬態閉鎖單元TBU。
6.根據權利要求5所述的接口電路，其特征在于，所述過壓保護器件為可在兩端電壓達到預設電壓閾值后實現兩端電壓鉗位的器件。
7.根據權利要求6所述的接口電路，其特征在于，所述可在兩端電壓達到預設電壓閾值后實現兩端電壓鉗位的器件為瞬態電壓抑制二極管TVS。
8.根據權利要求5所述的接口電路，其特征在于，所述信號線進一步通過電容接地。
9.一種電子設備，其特征在于，包括如權利要求I至8中任意一項所述的接口電路。
專利摘要本實用新型提供了一種可實現過壓和過流保護的接口電路及電子設備。在本實用新型中，接口電路包括接口芯片和連接器；其中，接口芯片與連接器的信號端之間通過信號線相連，連接器的地端通過地線接地；并且，信號線通過過壓保護器件接地；以及，信號線和地線中均串聯有過流保護器件。因此，本實用新型提供的接口電路能夠利用連接在信號線與地之間的過壓保護器件實現過壓保護，還能夠利用串聯在信號線和地線中的過流保護器件實現過流保護。而且，對于例如RS232等具有接地屬性、且需要兩端地電位連接的接口來說，由于在信號線和地線中均串聯有過流保護器件，因而能夠對漏電現象進行有效防護。本實用新型提供的電子設備包括該接口電路。
文檔編號H02H9/02GK202713356SQ20122023594
公開日2013年1月30日 申請日期2012年5月21日 優先權日2012年5月21日
發明者馬凌, 曾利偉, 趙彥偉 申請人:杭州華三通信技術有限公司